ارائه مدل دوسطحه و چندهدفه جهت پیشنهاددهی راهبردی نیروگاه مجازی در بازار روز بعد

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق - دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی - تهران

چکیده

تجمیع تعداد زیادی از واحدهای تولیدی با ظرفیت‌های کوچک با یکدیگر و تبدیل آن‌ها به نهادی بزرگ‌تر سبب دیده شدن آن‌ها در بازار برق و افزایش بهره‌وری اقتصادی آن‌ها می‌شود. نیروگاه مجازی سیستم گسترده مدیریت انرژی برای جمع‌آوری ظرفیت بارهای قابل‌قطع، ذخیره‌سازها و تولیدات‌پراکنده به‌منظور ایجاد خدمات پشتیبانی از سیستم و بازاریابی انرژی می‌باشد. یکی از اهداف اصلی این مقاله ارائه روشی برای پیشنهاددهی بهینه نیروگاه مجازی در کنار رقبا در بازار روز بعد می‌باشد. برای دست‌یابی به این هدف یک مدل بهینه‌سازی دوسطحه ریاضی با محدودیت‌های تعادلی ارائه شده است. سطح اول این مدل، بیشینه‌سازی سود نیروگاه مجازی و سطح دوم بیشینه‌سازی سطح رفاه اجتماعی را دربر می‌گیرد، مدل دوسطحه با استفاده از تئوری دوگانگی و شرایط بهینگی کروش-کاهن-تاکر به یک مدل برنامه‌ریزی خطی مختلط عدد صحیح تبدیل شده است. هدف دیگر این است که مسئله دوسطحه حاضر، به‌صورت دوهدفه با استفاده از روش محدودیت‌اپسیلون در جهت بیشینه‌سازی سود مدل خطی‌شده و کاهش آلایندگی واحدهای نیروگاه مجازی نیز حل گردد. نهایتاً با استفاده از روش تصمیم‌گیری فازی بهترین پاسخ انتخاب گردیده است که مقدار سود در حالت دوهدفه 41429.7 دلار و آلایندگی نیز 1969.9 پوند گردید که نسبت به حالت تک‌هدفه اعداد معقول‌تری می‌باشند. مدل عنوان‌شده بر روی شبکه 24 شینه استاندارد IEEE مورد آزمون واقع‌شده و نتایج نشان از کارآیی آن می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Bi-Level Multi-Objective Model for Strategic Offering of Virtual Power Plant in Day-ahead Market

نویسندگان [English]

  • M. Shafiekhani
  • A. Badri
Electrical Engineering Department, Shahid Rajaee Techer Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The accumulation of a large number of production units with small capacities and transforming them into a larger entity will make them visible in electricity market and increase their economic efficiency. Virtual power plant is a Wide energy management system that incorporates interruptible loads, storage and distributed generation in order to create support services of system and restoring energy. The main objective of this paper is to provide a method for optimizing virtual power plant bid along with other competitors in a day-ahead market. To achieve this goal a bi-level mathematical optimization model is presented in which equilibrium constraints are also taken into account. The first level of this model maximizes profit of virtual power plant and the second level maximizes social welfare problem. Bi-level model with the use of the theory of duality and optimality conditions of Karush-Kuhn-Tucker converts to a linear programming model of mixed-integer. This two level problem is also solved in a two-objective method using Epsilon constraint in order to maximize profits and minimize emission of units in virtual power plants. Finally, using fuzzy decision making the best answer is chosen and profit in two-objective mode is 41429.7d and pollution is 1969.9 pound, which compare with single-objective mode is more reasonable number. Proposed model is tested on IEEE 24-bus system and the results show the effectiveness of proposed method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Virtual power plant
  • two stage model
  • two objective model
  • epsilon constraint method
  • power transfer distribution factor
  • fuzzy decision making
  • strategic offering

مراجع

[1] R. Leão et al., "The future of low voltage networks: Moving from passive to active," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 33, no. 8, pp. 1506-1512, 2011.
[2] R. Vigotti, "International energy agency photovoltaic power systems implementing agreement," Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 4, no. 5, pp. 389-395, 1996.
[3] D. Pudjianto, C. Ramsay, and G. Strbac, "„The FENIX vision: The Virtual Power Plant and system integration of distributed energy resources “," Imperial College, prosinac, 2006.
[4] L. Xie et al., "Wind integration in power systems: Operational challenges and possible solutions," Proceedings of the IEEE, vol. 99, no. 1, pp. 214-232, 2011.
[5] B. C. Ummels, M. Gibescu, E. Pelgrum, W. L. Kling, and A. J. Brand, "Impacts of wind power on thermal generation unit commitment and dispatch," IEEE Transactions on energy conversion, vol. 22, no. 1, pp. 44-51, 2007.
[6] C. K. Simoglou, P. N. Biskas, and A. G. Bakirtzis, "Optimal self-scheduling of athermal producer in short-term electricity markets by MILP," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 25, no. 4, pp. 1965-1977, 2010.
[7] C. Ruiz and A. J. Conejo, "Pool strategy of a producer with endogenous formation of locational marginal prices," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 24, no. 4, pp. 1855-1866, 2009.
[8] E. G. Kardakos, C. K. Simoglou, and A. G. Bakirtzis, "Optimal bidding strategy in transmission-constrained electricity markets," Electric Power Systems Research, vol. 109, pp. 141-149, 2014.
[9] M. Rahimiyan, J. M. Morales, and A. J. Conejo, "Evaluating alternative offering strategies for wind producers in a pool," Applied energy, vol. 88, no. 12, pp. 4918-4926, 2011.
[10] H. Pandžić, J. M. Morales, A. J. Conejo, and I. Kuzle, "Offering model for a virtual power plant based on stochastic programming," Applied Energy, vol. 105, pp. 282-292, 2013.
[11] L. Baringo and A. J. Conejo, "Strategic offering for a wind power producer," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, no. 4, pp. 4625-4655, 2013.
[12] G. Zhang, G. Zhang, Y. Gao, and J. Lu, "Competitive strategic bidding optimization in electricity markets using bilevel programming and swarm technique," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 6, pp. 2138-2146, 2011.
[13] M. Zugno, J. M. Morales, P. Pinson, and H. Madsen, "Pool strategy of a price-maker wind power producer," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, no. 3, pp. 3440-3450, 2013.
[14] مریم رمضانیان لنگرودی، سید مازیار میرحسینی مقدم و بهنام علیزاده، «استفاده از روش یادگیری رقابتی برای قیمت‌دهی استراتژیک شرکت‌های تولید بر اساس LMP در بازار برق»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 2، صفحه549-537، 1396.
[15] معصومه جوادی، موسی مرزبند و سید مازیار میرحسینی مقدم، «مدیریت بهینه ریزشبکه‌ها به همراه استراتژی قیمت‌گذاری بر پایه روش تئوری بازی با در نظر گرفتن ائتلاف منابع تولید»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 4، صفحه 107-95، 1395.
[16] E. G. Kardakos, C. K. Simoglou, and A. G. Bakirtzis, "Optimal offering strategy of a virtual power plant: A stochastic bi-level approach," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 7, no. 2, pp. 794-806, 2016.
[17] G. Mavrotas, "Effective implementation of the ε-constraint method in multi-objective mathematical programming problems," Applied mathematics and computation, vol.213, no. 2, pp. 455-465, 2009.
[18] M. Majidi, S. Nojavan, N. Nourani Esfetanaj, A. Najafi-Ghalelou, and K. Zare, "A multi-objective model for optimal operation of a battery/PV/fuel cell/grid hybrid energy system using weighted sum technique and fuzzy satisfying approach considering responsible load management," Solar Energy, vol. 144, no. 2, pp. 79-89, 2017.
[19] S. Nojavan, M. Majidi, A. Najafi-Ghalelou, M. Ghahramani, and K. Zare, "A cost-emission model for fuel cell/PV/battery hybrid energy systemin the presence of demand response program: ε-constraint method and fuzzy satisfying approach," Energy Conversion and Management, vol. 138, no.3, pp. 383-392, 2017.
[20] E. Mashhour and S. M. Moghaddas-Tafreshi, "Bidding strategy of virtual power plant for participating in energy and spinning reserve markets—Part I: Problem formulation," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, no. 2, pp. 949-956, 2011.
[21] E. Mashhour and S. M. Moghaddas-Tafreshi, "Bidding strategy of virtual power plant forparticipating in energy and spinning reserve markets—Part II: Numerical analysis," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, no. 2, pp. 957-964, 2011.
[22] M. Esmaili, N. Amjady, and H. A. Shayanfar, "Multi-objective congestion management by modified augmented ε-constraint method," Applied Energy, vol. 88, no. 3, pp. 755-766,2011.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار